JP5343620B2 - Heat dissipation material and method for manufacturing the same, electronic device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放熱材料に係り、特に、炭素元素の線状構造体を有する放熱材料及びその製造方法、並びにこのような放熱材料を用いた電子機器及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a heat dissipation material, and more particularly, to a heat dissipation material having a linear structure of a carbon element and a manufacturing method thereof, and an electronic device using such a heat dissipation material and a manufacturing method thereof.
サーバーやパーソナルコンピュータの中央処理装置(CPU:Central Processing Unit)などに用いられる電子部品には、半導体素子から発する熱を効率よく放熱することが求められる。このため、半導体素子の直上に設けられたサーマルインターフェイスマテリアルを介して、銅などの高い熱伝導度を有する材料のヒートスプレッダが配置された構造を有している。 Electronic components used in a central processing unit (CPU) of a server or a personal computer are required to efficiently dissipate heat generated from a semiconductor element. For this reason, it has a structure in which a heat spreader made of a material having a high thermal conductivity such as copper is disposed through a thermal interface material provided immediately above the semiconductor element.
サーマルインターフェイスマテリアルには、それ自身が高い熱伝導率を有する材料であることに加え、発熱源及びヒートスプレッダ表面の微細な凹凸に対して広面積に接触する特性が求められる。現状では、サーマルインターフェイスマテリアとして、PCM(フェイズチェンジマテリアル)やインジウムなどが一般に用いられている。 In addition to being a material having high thermal conductivity, the thermal interface material is required to have a characteristic of contacting a large area against fine irregularities on the surface of the heat source and the heat spreader. At present, PCM (phase change material), indium, and the like are generally used as the thermal interface material.
しかしながら、PCMは、微細な凹凸に対する接触性はよいものの、熱伝導度(1W/m・K〜5W/m・K程度)は低く、効果的な放熱特性を得るためにはその膜厚を薄くする必要がある。発熱源とヒートスプレッダとの間には熱膨張係数の違いに起因してギャップが生じるが、このギャップに追従して凹凸を吸収するためには、薄膜化には限界がある。 However, although PCM has good contact with fine irregularities, its thermal conductivity (about 1 W / m · K to 5 W / m · K) is low, and its film thickness is thin in order to obtain effective heat dissipation characteristics. There is a need to. A gap is generated between the heat source and the heat spreader due to a difference in thermal expansion coefficient. However, in order to absorb unevenness following the gap, there is a limit to thinning.
また、近年におけるレアメタルの大幅な需要増加によりインジウム価格は高騰しており、インジウムよりも安価な代替材料が待望されている。また、物性的に見てもインジウムの熱伝導度(50W/m・K)は高いとはいえず、半導体素子から生じた熱をより効率的に放熱させるために更に高い熱伝導度を有する材料が望まれている。 In recent years, the price of indium has risen due to a significant increase in demand for rare metals, and an alternative material that is cheaper than indium is expected. In addition, in terms of physical properties, the thermal conductivity (50 W / m · K) of indium is not high, and a material having a higher thermal conductivity in order to dissipate the heat generated from the semiconductor element more efficiently. Is desired.
このような背景から、PCMやインジウムよりも高い熱伝導度を有する材料として、カーボンナノチューブに代表される炭素元素の線状構造体が注目されている。カーボンナノチューブは、非常に高い熱伝導度(1500W/m・K)を有するだけでなく、柔軟性や耐熱性に優れた材料であり、放熱材料として高いポテンシャルを有している。 From such a background, as a material having higher thermal conductivity than PCM and indium, a carbon element linear structure typified by carbon nanotube has attracted attention. Carbon nanotubes not only have a very high thermal conductivity (1500 W / m · K), but also have excellent flexibility and heat resistance, and have a high potential as a heat dissipation material.
カーボンナノチューブを用いた熱伝導シートとしては、樹脂中にカーボンナノチューブを分散した熱伝導シートや、基板上に配向成長したカーボンナノチューブ束を樹脂等によって埋め込んだ熱伝導シートが提案されている。 As a heat conductive sheet using carbon nanotubes, a heat conductive sheet in which carbon nanotubes are dispersed in a resin, or a heat conductive sheet in which a bundle of carbon nanotubes oriented and grown on a substrate is embedded with a resin or the like has been proposed.
しかしながら、カーボンナノチューブを用いた従来の放熱材料では、カーボンナノチューブの有する高い熱伝導度を充分に生かすことができなかった。 However, conventional heat dissipation materials using carbon nanotubes have not been able to fully utilize the high thermal conductivity of carbon nanotubes.
本発明の目的は、炭素元素の線状構造体を用いた熱伝導度及び電気伝導度が極めて高い放熱材料及びその製造方法、並びにこのような放熱材料を用いた高性能の電子機器及びその製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a heat dissipation material having a very high thermal conductivity and electrical conductivity using a linear structure of carbon element, a method for manufacturing the same, and a high-performance electronic device using such a heat dissipation material, and a method for manufacturing the same. It is to provide a method.
実施形態の一観点によれば、複数の炭素元素の線状構造体と、前記複数の線状構造体間に形成され、前記複数の線状構造体を支持する支持層と、前記支持層の少なくとも一方の表面上に形成され、前記支持層の材料よりも融点が低く、液体から固体に状態変化する際に接着性を発現する熱可塑性樹脂よりなる低融点材料層と、前記複数の線状構造体の少なくとも一方の端部に形成され、前記支持層及び前記低融点材料層の材料よりも熱伝導率の高い材料の被膜とを有し、前記被膜により覆われた前記複数の線状構造体の前記端部は、前記支持層の前記表面から突出している放熱材料が提供される。 According to one aspect of the embodiment, the linear structure of a plurality of carbon atoms, is formed between the plurality of linear structures, a support layer for supporting the plurality of linear structures, of the support layer is formed at least on one surface, the melting than the material of the support layer rather low, and the low melting point material layer made of a thermoplastic resin exhibits adhesiveness when state change from a liquid to a solid, the plurality of lines A plurality of linear shapes formed on at least one end of the structure and having a coating of a material having a higher thermal conductivity than the material of the support layer and the low-melting-point material layer and covered with the coating The end of the structure is provided with a heat dissipation material protruding from the surface of the support layer .
また、実施形態の他の観点によれば、発熱体と、放熱体と、前記発熱体と放熱体との間に配置され、複数の炭素元素の線状構造体と、前記複数の線状構造体間に形成され、前記複数の線状構造体を支持する支持層と、前記支持層の少なくとも一方の表面上に形成され、前記支持層の材料よりも融点が低く、液体から固体に状態変化する際に接着性を発現する熱可塑性樹脂よりなる低融点材料層と、前記複数の線状構造体の少なくとも一方の端部に形成され、前記支持層及び前記低融点材料層の材料よりも熱伝導率の高い材料の被膜とを有し、前記被膜により覆われた前記複数の線状構造体の前記端部が前記支持層の前記表面から突出している放熱材料とを有する電子機器が提供される。 According to another aspect of embodiments, a heating element, a heat radiator, disposed between the heating element and the heat radiating member, and the linear structure of a plurality of elemental carbon, wherein the plurality of linear structure formed between the body, a support layer for supporting the plurality of linear structures, the support layer is formed on at least one surface, wherein the melting point is rather low than the material of the support layer, the state from a liquid to a solid A low-melting-point material layer made of a thermoplastic resin that develops adhesiveness when changing, and formed on at least one end of the plurality of linear structures, than the material of the support layer and the low-melting-point material layer There is provided an electronic device having a coating of a material having a high thermal conductivity, and having a heat dissipation material in which the end portions of the plurality of linear structures covered with the coating protrude from the surface of the support layer Is done.
また、実施形態の更に他の観点によれば、発熱体と放熱体との間に、複数の炭素元素の線状構造体と、前記複数の線状構造体間に形成され、前記複数の線状構造体を支持する支持層と、前記支持層の少なくとも一方の表面上に形成され、前記支持層の材料よりも融点が低く、液体から固体に状態変化する際に接着性を発現する熱可塑性樹脂よりなる低融点材料層と、前記複数の線状構造体の少なくとも一方の端部に形成され、前記支持層及び前記低融点材料層の材料よりも熱伝導率の高い材料の被膜とを有し、前記被膜により覆われた前記複数の線状構造体の前記端部が前記支持層の前記表面から突出している放熱材料を配置する工程と、前記発熱体と前記放熱体とを、前記放熱材料により、前記低融点材料層の融点よりも高く前記支持層の融点よりも低い温度で熱圧着する工程とを有する電子機器の製造方法が提供される。 According to further another aspect of an embodiment, between a heat generating body and a heat radiating member, and the linear structure of carbon atoms of the multiple, it is formed between the plurality of linear structures, a plurality of a support layer for supporting the linear structure is formed on at least one surface of the support layer, the melting point than the rather low material of the support layer, which exhibits adhesiveness when a state change from a liquid to a solid A low-melting-point material layer made of a thermoplastic resin, and a coating made of a material having a higher thermal conductivity than the material of the support layer and the low-melting-point material layer, formed on at least one end of the plurality of linear structures. A step of disposing a heat dissipation material in which the end portions of the plurality of linear structures covered with the coating protrude from the surface of the support layer, and the heating element and the heat dissipation element, Due to the heat dissipation material, the support layer has a melting point higher than the melting point of the low melting point material layer. Method of manufacturing an electronic device having a step of thermocompression bonding is provided at a temperature lower than the point.
また、実施形態の更に他の観点によれば、第1の基板上に、複数の炭素元素の線状構造体を成長する工程と、前記複数の線状構造体の端部上に、支持層及び低融点材料層の材料よりも熱伝導率の高い材料よりなる被膜を形成する工程と、前記被膜で覆われた前記複数の線状構造体の前記端部上に、第1のレジスト膜を形成した第2の基板を、前記被膜で覆われた前記複数の線状構造体の前記端部が前記第1のレジスト膜によって覆われるように、貼り合わせる工程と、前記複数の線状構造体の他端と前記第1の基板との界面から前記第1の基板を剥離する工程と、前記複数の線状構造体の間隙に、前記複数の線状構造体を支持する前記支持層を形成する工程と、前記第1のレジスト膜を選択的に除去し、前記第2の基板を除去するとともに、前記被膜で覆われた前記複数の線状構造体の前記端部を露出する工程と、前記支持層の少なくとも一方の表面に、前記支持層の材料よりも融点が低く、液体から固体に状態変化する際に接着性を発現する熱可塑性樹脂よりなる前記低融点材料層を形成する工程とを有する放熱材料の製造方法が提供される。
According to still another aspect of the embodiment, a step of growing a linear structure of a plurality of carbon elements on a first substrate , and a support layer on an end of the plurality of linear structures And a step of forming a film made of a material having higher thermal conductivity than the material of the low melting point material layer, and a first resist film on the end portions of the plurality of linear structures covered with the film a second substrate formed, the so said end portions of the film covered with the plurality of linear structures is covered with the first resist film, a step of bonding the plurality of linear structures forming a step of removing the first substrate from the interface between the first substrate and the other end, the gap between the plurality of linear structures, the supporting layer supporting the plurality of linear structures a step of, together with the first resist film is selectively removed, removing the second substrate, State and the step of exposing the ends of the serial coating covered with the plurality of linear structures, at least one surface of said support layer, wherein the melting point is rather low than the material of the support layer from a liquid to a solid And a step of forming the low-melting-point material layer made of a thermoplastic resin that exhibits adhesiveness when changing .
開示の放熱材料及びその製造方法によれば、低融点材料層によってシートのリフロー性を確保することができるとともに、リフローによる線状構造体の配向性のみだれを支持層によって防止することができる。これにより、被着体に対する接触熱抵抗の小さい放熱材料を容易に実現することができる。また、線状構造体の少なくとも一端を支持層の表面よりも突出させることにより、線状構造体のバネ性を発現することができ、被着体に対する接触熱抵抗を低減することができる。 According to the disclosed heat dissipating material and the manufacturing method thereof, the reflow property of the sheet can be secured by the low melting point material layer, and the drooping of the linear structure due to the reflow can be prevented by the support layer. Thereby, the heat dissipation material with a small contact thermal resistance with respect to a to-be-adhered body is easily realizable. Further, by causing at least one end of the linear structure to protrude from the surface of the support layer, the spring property of the linear structure can be expressed, and the contact thermal resistance to the adherend can be reduced.
また、開示の電子機器及びその製造方法によれば、発熱体から発せられる熱の放熱効率を高めることができ、電子機器の信頼性を向上することができる。 Moreover, according to the disclosed electronic device and the manufacturing method thereof, the heat dissipation efficiency of the heat generated from the heating element can be increased, and the reliability of the electronic device can be improved.
[第1実施形態]
第1実施形態によるカーボンナノチューブシート及びその製造方法について図1乃至図10を用いて説明する。
[First Embodiment]
The carbon nanotube sheet and the manufacturing method thereof according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
図1は、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの構造を示す概略断面図である。図2乃至図4は、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す概略断面図である。図5乃至図9は、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す斜視図である。図10は、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの使用例を示す概略断面図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the carbon nanotube sheet according to the present embodiment. 2 to 4 are schematic cross-sectional views illustrating the method of manufacturing the carbon nanotube sheet according to the present embodiment. 5 to 9 are perspective views illustrating the method of manufacturing the carbon nanotube sheet according to the present embodiment. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing an example of use of the carbon nanotube sheet according to the present embodiment.
はじめに、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの構造について図1を用いて説明する。 First, the structure of the carbon nanotube sheet according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
本実施形態によるカーボンナノチューブシート10は、図1(a)に示すように、シートの膜厚方向、すなわちシートの表面と交差する方向に配向した複数のカーボンナノチューブ12を有している。カーボンナノチューブ12の両端には、被膜16a,16bが、それぞれ形成されている。カーボンナノチューブ12の間隙には、充填層14が形成されている。充填層14は、シートの内部に設けられた支持層14aと、支持層14aを挟むようにシートの両表面側に形成された低融点材料層14b,14cとを有している。
As shown in FIG. 1A, the
カーボンナノチューブシート10は、例えば図1(b)に示すように、被着体50と被着体60との間に設けられ、被着体50と被着体60との間の熱伝導性や電気伝導性を向上するためのものである。被着体50,60は、例えば、発熱体や放熱体である。発熱体は例えば半導体素子であり、放熱体は例えばヒートスプレッダである。被着体50と被着体60との間に設けられる際、カーボンナノチューブシート10の低融点材料層14b,14cは、被着体50,60の表面凹凸に応じて形状変化し、カーボンナノチューブシート10と被着体50,60との間の密着性を向上する。
For example, as shown in FIG. 1B, the
次に、本実施形態によるカーボンナノチューブシート10の各部について詳細に説明する。
Next, each part of the
カーボンナノチューブ12は、単層カーボンナノチューブ及び多層カーボンナノチューブのいずれでもよい。カーボンナノチューブ12の面密度は、特に限定されるものではないが、放熱性及び電気伝導性の観点からは、1×1010本/cm2以上の平面密度であることが望ましい。
The
カーボンナノチューブ12の長さは、カーボンナノチューブシート10の用途によって決まり、特に限定されるものではないが、好ましくは5μm〜500μm程度の値に設定することができる。
The length of the
被膜16a,16bは、カーボンナノチューブシート10の被着体50,60に対する接触面積を増加するためのものである。カーボンナノチューブ12の高さにばらつきがある場合には、高さばらつきを緩和して接触面積を増加する効果もある。熱伝導性の高い被膜16a,16bを設けることにより、カーボンナノチューブ12と被着体50,60との間の接触熱抵抗が低減され、カーボンナノチューブシート10の熱伝導性を高めることができる。カーボンナノチューブシート10を導電性シートとして用いる場合には、導電性を高めることができる。
The
被膜16a,16bを形成する材料は、充填層14の構成材料よりも熱伝導率の高い材料であれば特に限定されるものではない。カーボンナノチューブシート10を電気伝導用途にも用いる場合には、導電性を有する材料、例えば、金属や合金等を適用することができる。被膜16a,16bの構成材料としては、例えば、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、金(Au)等を用いることができる。また、被膜16a,16bは、単層構造である必要はなく、例えばチタン(Ti)と金(Au)との積層構造など、2層或いは3層以上の積層構造であってもよい。
The material for forming the
被膜16a,16bの膜厚は、製造過程において支持層14aの形成を阻害しない膜厚であれば、特に限定されるものではない。被膜16a,16bの膜厚は、支持層14aを形成する際の材料の浸透性、カーボンナノチューブシート10に要求される特性、被膜16a,16bの構成材料等に応じて適宜設定することが望ましい。
The thickness of the
なお、被膜16a,16bは、必ずしも設ける必要はない。被膜16a,16bのいずれか一方のみを設けるようにしてもよい。
Note that the
支持層14aは、カーボンナノチューブシート10を使用する際にカーボンナノチューブ12が移動(例えば、傾斜したり凝集したりするなど)して配向性を失わないように支持するためのものである。この目的のもと、支持層14aは、少なくともカーボンナノチューブシート10が曝される温度において固体である材料により形成する。カーボンナノチューブシート10が曝される熱としては、カーボンナノチューブシート10を被着体50,60に熱圧着(リフロー)する際の加熱、半導体素子の駆動時の発熱、等が挙げられる。
The
支持層14aの材料は、形成する際に液状であり硬化することができ、少なくともカーボンナノチューブシート10が曝される温度において固体であれば、特に限定されるものではない。支持層14aの材料としては、例えば熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を適用することができる。
The material of the
支持層14aの材料は、例えば、有機系充填材としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂などを適用することができる。また、無機系充填材としては、SOG(Spin On Glass)などの塗布型絶縁膜形成用組成物などを適用することができる。また、インジウム、はんだ、金属ペースト(例えば、銀ペースト)などの金属材料を適用することもできる。また、例えばポリアニリン、ポリチオフェンなどの導電性ポリマを適用することもできる。
As the material of the
低融点材料層14b,14cは、カーボンナノチューブシート10を被着体に接したときに、カーボンナノチューブシート10と被着体50,60との間の隙間を充填するためのものである。この目的のもと、低融点材料層14b,14cは、熱圧着或いは圧着によって被着体50,60の表面形状に応じて形状変化しうる材料により形成する。
The low melting point material layers 14b and 14c are for filling a gap between the
熱圧着によって被着体50,60の表面形状に応じて形状変化しうる材料としては、常温において固体であり、加熱により軟化して液状或いはゲル状となる物質を適用することができる。ただし、低融点材料層14b,14cの材料の融点が支持層14aの材料の融点以上では、低融点材料層14b,14cを熱圧着する際に支持層14aまでもが軟化してカーボンナノチューブ12を支持できなくなる。このため、低融点材料層14b,14cの材料の融点は、支持層14aの融点未満であることが望ましい。
As a material whose shape can be changed according to the surface shape of the adherends 50 and 60 by thermocompression bonding, a substance that is solid at normal temperature and softens by heating to become liquid or gel can be applied. However, when the melting point of the material of the low melting point material layers 14b and 14c is equal to or higher than the melting point of the material of the
また、カーボンナノチューブシート10と被着体50,60との間の密着性、すなわち接触熱抵抗をより低減する観点からは、カーボンナノチューブシート10が搭載される装置の駆動時の上限温度において固体の材料であることが望ましい。
In addition, from the viewpoint of further reducing the adhesion between the
すなわち、低融点材料層14b,14cとしては、融点が、カーボンナノチューブシート10が搭載される装置の駆動時の上限温度(例えば、発熱体の発熱温度)よりも高く、支持層14aの材料の融点よりも低い材料が望ましい。特に、温度に応じて液体と固体との間で可逆的に状態変化するものであり、常温では固体であり、加熱すると液状に変化し、冷却すると接着性を発現しつつ固体に戻る熱可塑性樹脂が好適である。
That is, as the low melting point material layers 14b and 14c, the melting point is higher than the upper limit temperature at the time of driving the apparatus on which the
低融点材料層14b,14cの融点の上限値は、支持層14aの融点未満であることに加え、被着体50,60の耐熱温度の下限値よりも低いことが望ましい。低融点材料層14b,14cの融点が被着体50,60の耐熱温度より高いと、被着体50,60にダメージを与えることなく熱圧着することが困難となるからである。
The upper limit value of the melting points of the low melting point material layers 14b and 14c is preferably lower than the lower limit value of the heat resistance temperature of the adherends 50 and 60 in addition to being lower than the melting point of the
低融点材料層14b,14cに好適な熱可塑性樹脂としては、例えば、以下に示すホットメルト樹脂が挙げられる。ポリアミド系ホットメルト樹脂としては、例えば、ヘンケルジャパン株式会社製の「Micromelt6239」(軟化点温度:140℃)、日本マタイ株式会社製の「エルファンNT−120」(融点:120℃)が挙げられる。また、ポリエステル系ホットメルト樹脂としては、例えば、ノガワケミカル株式会社の「DH598B」(軟化点温度:133℃)が挙げられる。また、ポリウレタン系ホットメルト樹脂としては、例えば、ノガワケミカル株式会社製の「DH722B」が挙げられる。また、ポリオレフィン系ホットメルト樹脂としては、例えば、松村石油株式会社製の「EP−90」(軟化点温度:148℃)が挙げられる。また、エチレン共重合体ホットメルト樹脂としては、例えば、ノガワケミカル株式会社製の「DA574B」(軟化点温度:105℃)が挙げられる。また、SBR系ホットメルト樹脂としては、例えば、横浜ゴム株式会社製の「M−6250」(軟化点温度:125℃)が挙げられる。また、EVA系ホットメルト樹脂としては、例えば、住友スリーエム株式会社製の「3747」(軟化点温度:104℃)が挙げられる。また、ブチルゴム系ホットメルト樹脂としては、例えば、横浜ゴム株式会社製の「M−6158」が挙げられる。なお、軟化点温度は柔軟性が出てくる温度であり、融点は溶け始める温度である。 Examples of the thermoplastic resin suitable for the low melting point material layers 14b and 14c include the following hot melt resins. Examples of the polyamide-based hot melt resin include “Micromelt 6239” (softening point temperature: 140 ° C.) manufactured by Henkel Japan Co., Ltd. and “Elfan NT-120” (melting point: 120 ° C.) manufactured by Nippon Matai Co., Ltd. . Examples of the polyester hot melt resin include “DH598B” (softening point temperature: 133 ° C.) manufactured by Nogawa Chemical Co., Ltd. Examples of the polyurethane hot melt resin include “DH722B” manufactured by Nogawa Chemical Co., Ltd. Examples of the polyolefin-based hot melt resin include “EP-90” (softening point temperature: 148 ° C.) manufactured by Matsumura Oil Co., Ltd. Examples of the ethylene copolymer hot melt resin include “DA574B” (softening point temperature: 105 ° C.) manufactured by Nogawa Chemical Co., Ltd. Examples of the SBR hot melt resin include “M-6250” (softening point temperature: 125 ° C.) manufactured by Yokohama Rubber Co., Ltd. Examples of the EVA hot melt resin include “3747” (softening point temperature: 104 ° C.) manufactured by Sumitomo 3M Limited. Examples of the butyl rubber hot melt resin include “M-6158” manufactured by Yokohama Rubber Co., Ltd. The softening point temperature is a temperature at which flexibility appears, and the melting point is a temperature at which melting begins.
これらホットメルト樹脂の中から、融点が高いものを支持層14aの材料として、融点が低いものを低融点材料層14b,14cの材料として、選択してもよい。例えば、支持層14aの材料としてヘンケルジャパン株式会社製の「Micromelt6239」を用い、低融点材料層14b,14cの材料として日本マタイ株式会社製の「エルファンNT−120」を用いることができる。
Of these hot melt resins, those having a high melting point may be selected as the material for the
圧着によって被着体50,60の表面形状に応じて形状変化しうる材料としては、常温において液状或いはゲル状の物質を適用することができる。低融点材料層14b,14cに適用可能な液状体やゲル状体の材料としては、例えば、低粘度の放熱用グリース等が挙げられる。 As a material whose shape can be changed according to the surface shape of the adherends 50 and 60 by pressure bonding, a liquid or gel substance can be applied at room temperature. Examples of the liquid or gel material that can be applied to the low-melting-point material layers 14b and 14c include low-viscosity grease for heat dissipation.
支持層14a、低融点材料層14b,14cには、必要に応じて、添加物を分散混合してもよい。添加物としては、例えば熱伝導性の高い物質や導電性の高い物質が考えられる。充填層14部分に熱伝導性の高い添加物を分散混合することにより、充填層14部分の熱伝導率を向上することができ、カーボンナノチューブシート10の全体としての熱伝導率を向上することができる。また、カーボンナノチューブシートを導電性シートとして用いる場合にあっては、充填層14部分に電導性の高い添加物を分散混合する。これにより、充填層14部分の導電率を向上することができ、カーボンナノチューブシート10の全体としての導電率を向上することができる。熱伝導性の高い材料としては、カーボンナノチューブ、金属材料、窒化アルミニウム、シリカ、アルミナ、グラファイト、フラーレン等を適用することができる。電導性の高い材料としては、カーボンナノチューブ、金属材料等を適用することができる。
If necessary, additives may be dispersed and mixed in the
次に、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法について図2乃至図10を用いて説明する。 Next, the method for manufacturing the carbon nanotube sheet according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS.
まず、カーボンナノチューブシート10を形成するための土台として用いる基板30を用意する。基板30としては、シリコン基板などの半導体基板、アルミナ(サファイア)基板、MgO基板、ガラス基板などの絶縁性基板、金属基板などを用いることができる。また、これら基板上に薄膜が形成されたものでもよい。例えば、シリコン基板上に膜厚300nm程度のシリコン酸化膜が形成されたものを用いることができる。
First, a
基板30は、カーボンナノチューブ12の成長後に剥離されるものである。この目的のもと、基板30としては、カーボンナノチューブ12の成長温度において変質しないことが望ましい。また、少なくともカーボンナノチューブ12に接する面がカーボンナノチューブ12から容易に剥離できる材料によって形成されていることが望ましい。また、カーボンナノチューブ12に対して選択的にエッチングできる材料によって形成されていることが望ましい。
The
次いで、基板30上に、例えばスパッタ法により、例えば膜厚2.5nmのFe(鉄)膜を形成し、Feの触媒金属膜32を形成する(図2(a))。なお、触媒金属膜32は、必ずしも基板30上の全面に形成する必要はなく、カーボンナノチューブ12の接触方向の用途によりその配置を決定するようにしてもよい。この場合、例えばリフトオフ法を用いることにより、基板30の所定の領域上に選択的に触媒金属膜32を形成することができる。
Next, an Fe (iron) film having a film thickness of, for example, 2.5 nm is formed on the
触媒金属としては、Feのほか、Co(コバルト)、Ni(ニッケル)、Au(金)、Ag(銀)、Pt(白金)又はこれらのうち少なくとも一の材料を含む合金を用いてもよい。また、触媒として、金属膜以外に、微分型静電分級器(DMA:differential mobility analyzer)等を用い、予めサイズを制御して作製した金属微粒子を用いてもよい。この場合も、金属種については薄膜の場合と同様でよい。 As the catalyst metal, in addition to Fe, Co (cobalt), Ni (nickel), Au (gold), Ag (silver), Pt (platinum), or an alloy containing at least one of these materials may be used. In addition to the metal film, metal fine particles prepared by controlling the size in advance using a differential mobility analyzer (DMA) or the like may be used as the catalyst. In this case, the metal species may be the same as in the case of the thin film.
また、これら触媒金属の下地膜として、Mo(モリブデン)、Ti(チタン)、Hf(ハフニウム)、Zr(ジルコニウム)、Nb(ニオブ)、V(バナジウム)、TaN(窒化タンタル)、TiSix(チタンシリサイド)、Al(アルミニウム)、Al2O3(酸化アルミニウム)、TiOx(酸化チタン)、Ta(タンタル)、W(タングステン)、Cu(銅)、Au(金)、Pt(白金)、Pd(パラジウム)、TiN(窒化チタン)などの膜又はこれらのうち少なくとも一の材料を含む合金からなる膜を形成してもよい。例えば、Fe(2.5nm)/Al(10nm)の積層構造、Co(2.6nm)/TiN(5nm)の積層構造等を適用することができる。金属微粒子を用いる場合は、例えば、Co(平均直径:3.8nm)/TiN(5nm)などの積層構造を適用することができる。 In addition, as a base film of these catalyst metals, Mo (molybdenum), Ti (titanium), Hf (hafnium), Zr (zirconium), Nb (niobium), V (vanadium), TaN (tantalum nitride), TiSi x (titanium) Silicide), Al (aluminum), Al 2 O 3 (aluminum oxide), TiO x (titanium oxide), Ta (tantalum), W (tungsten), Cu (copper), Au (gold), Pt (platinum), Pd A film made of (palladium), TiN (titanium nitride), or an alloy containing at least one of these materials may be formed. For example, a stacked structure of Fe (2.5 nm) / Al (10 nm), a stacked structure of Co (2.6 nm) / TiN (5 nm), and the like can be applied. When metal fine particles are used, for example, a laminated structure such as Co (average diameter: 3.8 nm) / TiN (5 nm) can be applied.
次いで、基板30上に、例えばホットフィラメントCVD法により、触媒金属膜32を触媒として、カーボンナノチューブ12を成長する。カーボンナノチューブ12の成長条件は、例えば、原料ガスとしてアセチレン・アルゴンの混合ガス(分圧比1:9)を用い、成膜室内の総ガス圧を1kPa、ホットフィラメント温度を1000℃、成長時間を25分とする。これにより、層数が3層〜6層(平均4層程度)、直径が4nm〜8nm(平均6nm)、長さが100μm(成長レート:4μm/min)の多層カーボンナノチューブを成長することができる。なお、カーボンナノチューブは、熱CVD法やリモートプラズマCVD法などの他の成膜方法により形成してもよい。また、成長するカーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブでもよい。また、炭素原料としては、アセチレンのほか、メタン、エチレン等の炭化水素類や、エタノール、メタノール等のアルコール類などを用いてもよい。
Next, the
こうして、基板30上に、基板30の法線方向に配向(垂直配向)した複数のカーボンナノチューブ12を形成する(図2(b))。なお、上記の成長条件で形成したカーボンナノチューブ12では、カーボンナノチューブ12の面密度は、1×1011本/cm2程度であった。これは、基板30表面の面積のおよそ10%の領域上にカーボンナノチューブ12が形成されていることに相当する。
Thus, a plurality of
なお、図1及び図2では、図面の簡略化のためにカーボンナノチューブ12を単純な円筒形状で描いたが、成長初期における成長ばらつき等により、必ずしも完全な円筒形状にはならない。カーボンナノチューブ12は、全体的に見ればシートの膜厚方向に配向するが、例えば、図5に示すようにカーボンナノチューブ12の上端部が基板30の法線方向に対して傾いて成長したり、カーボンナノチューブ12の長さにばらつきが生じたりすることがある。
In FIG. 1 and FIG. 2, the
次いで、カーボンナノチューブ12上に、例えば蒸着法により、300nm程度の膜厚のAu(金)堆積し、Auの被膜16aを形成する(図2(c))。被膜16aは、カーボンナノチューブ12にダメージを与えない方法であれば、他の成膜方法(例えばスパッタ法等)を用いて形成してもよい。
Next, Au (gold) having a film thickness of about 300 nm is deposited on the
被膜16aは、成長初期段階では、例えば図6に示すように、各カーボンナノチューブ12の先端部分を覆うように形成される。成長膜厚が増加してくると、隣接する各カーボンナノチューブ12の先端部分に形成された被膜16aが互いに接続される。これにより、被膜16aは、例えば図7に示すように、複数本の各カーボンナノチューブ12の先端部分を束ねるように形成される。被膜16aの成長膜厚を更に増加すると、被膜16aがシートの面に平行な2次元方向に完全に接続され、隙間のない完全な膜となる。
For example, as shown in FIG. 6, the
形成する被膜16aの膜厚は、充填層14を形成する際の材料の浸透性等を考慮して、カーボンナノチューブ12の直径や面密度に応じて適宜設定することが望ましい。
The film thickness of the
例えば、カーボンナノチューブ12の直径が10nm、面密度が1×1011cm−2の場合、互いに隣接するカーボンナノチューブ12の間隙はおよそ50nmである。この場合、隣接するカーボンナノチューブ12間が被膜16aにより接続されるためには、少なくとも間隙の半分以上の膜厚、すなわち膜厚25nm程度以上の被膜16aを形成することが望ましい。また、被膜16aを厚くしすぎると被膜16aが隙間のない完全な膜となり、表面側からの充填層14の材料の浸透性が低下するため、被膜16aの上限膜厚は、充填層14の材料の浸透性の面から設定することが望ましい。これらの観点から、上記条件のカーボンナノチューブ12では、被膜16aの膜厚は、25nm〜1000nm程度が好適である。
For example, when the diameter of the
次いで、基板30とは別に用意した基板40上に、例えばスピンコート法により、例えば膜厚6μmのフォトレジスト膜42を塗布する。基板40は、特に限定されるものではないが、例えばサファイア基板等を適用することができる。
Next, a
フォトレジスト膜42は、基板30上に形成したカーボンナノチューブ12を基板40上に転写するために用いるものであるとともに、支持層14aを形成する際にカーボンナノチューブ12の端部が支持層14aで覆われるのを防止するためのレジスト膜である。フォトレジスト膜42の代わりに、カーボンナノチューブ12が転写可能な他の材料の膜を形成してもよい。この材料は、特に限定されるものではないが、後に形成する支持層14aの材料との間に相溶性がなく、支持層14aに対してエッチング選択性を有していることが望ましい。
The
次いで、基板40のフォトレジスト膜42の塗布面上に、カーボンナノチューブ12の被膜16aの形成面が向き合うように基板30を載置し、例えば90℃の熱処理によりフォトレジスト膜42を硬化させる(図3(a))。これにより、カーボンナノチューブ12の被膜16aにより覆われた端部は、フォトレジスト膜42によって覆われることになる。
Next, the
次いで、カーボンナノチューブ12から基板30を剥離する。こうして、被膜16aが形成されたカーボンナノチューブ12を、基板40上に転写する(図7(a))。
Next, the
なお、本実施形態の一部の図面では、カーボンナノチューブ12の下端に、成長の際に用いた触媒金属膜32が形成されている状態を示している。触媒金属膜32は、カーボンナノチューブ12の成長の際に凝集化してカーボンナノチューブ内に取り込まれるため、実際には図示するような状態で残存してはおらず、シートの下面にはカーボンナノチューブ12が露出する。また、触媒金属膜32は、基板30を剥離する際に同時に除去されることもある。
In some drawings of the present embodiment, a state in which the
次いで、基板30から剥離したカーボンナノチューブ12の端部上に、被膜16aの形成と同様にして、被膜16bを形成する(図3(b)、図7(b))。
Next, a
なお、被膜16bは、必ずしも隣接するカーボンナノチューブ12が互いに接続されるに十分な膜厚を形成する必要はないが、これには被膜16bによって複数本のカーボンナノチューブ12を束ねる効果がある(図6参照)。また、横方向への熱の伝導が可能となる。これにより、後工程で支持層14aとなる充填材がカーボンナノチューブ12間に浸透する際に、カーボンナノチューブ12同士がばらばらになることを抑制することができる。
The
次いで、例えばスピンコート法により、支持層14aとなる充填材を塗布する。この際、被膜16上の充填材の厚さが数十nm以下になるように、塗布溶液の粘度やスピンコータの回転数を適宜設定する。
Next, a filler to be the
支持層14aとなる充填材は、その後に硬化できるものであり、後にカーボンナノチューブシート10が曝される温度において固体であれば、特に限定されるものではない。ここでは、支持層14aとなる充填材として、シリコーン系樹脂を用いるものとする。
The filler used as the
次いで、充填材を硬化して、支持層14aを形成する(図4(a)、図8(a))。充填材の硬化方法は、特に限定されるものではなく、常温において長時間放置してもよいし、熱処理や紫外線照射等を用いてもよい。熱処理を行う場合、熱を加えすぎるとフォトレジスト膜42が過度に硬化してしまい、後に基板40からカーボンナノチューブ12を剥離しにくくなる。かかる観点から、支持層14aとなる充填材としては、フォトレジスト材料が硬化する温度(例えば90℃程度)よりも低い温度で硬化できる材料を適用することが好ましい。
Next, the filler is cured to form the
次いで、例えば有機溶剤によりフォトレジスト膜42を選択的に除去し、支持層14aに埋め込まれ端部に被膜16a,16bが形成されたカーボンナノチューブ12を、基板40から剥離する(図4(b)、図8(b))。この際、シリコーン系樹脂は有機溶剤に対して耐エッチング性を有しているため、フォトレジスト膜42の除去の際にシリコーン系樹脂の支持層14aがダメージを受けることはない。
Next, the
フォトレジスト膜42を除去することにより、フォトレジスト膜42により覆われていたカーボンナノチューブ12の一端部は、支持層14aによって覆われずに露出することになる。
By removing the
次いで、基板40から剥離したシートの両面に、フィルム状に加工した低融点材料層14b,14c形成用の熱可塑性樹脂を、支持層14aの形成材料の融点未満の温度で熱圧着し、熱可塑性樹脂の低融点材料層14b,14cを形成する。これにより、カーボンナノチューブ12の両端が低融点材料層14b,14cによって埋め込まれ、支持層14a及び低融点材料層14b,14cを有する充填層14が形成される。
Next, a thermoplastic resin for forming the low-melting-point material layers 14b and 14c processed into a film is thermocompression-bonded on both surfaces of the sheet peeled from the
低融点材料層14b,14cとして常温でも液状体やゲル状体の材料、例えば低粘度の放熱用グリース等を用いる場合、例えばスピンコート法により、低融点材料層14b,14cを形成することができる。
When a low-melting
こうして、本実施形態によるカーボンナノチューブシート10を得る(図4(c)、図9)。
Thus, the
次に、本実施形態によるカーボンナノチューブシート10の使用例について図10を用いて説明する。
Next, a usage example of the
まず、本実施形態によるカーボンナノチューブシート10を、被着体50と被着体60との間に設置する(図10(a))。被着体50,60は、例えば、発熱体や放熱体である。発熱体は例えば半導体素子であり、放熱体は例えばヒートスプレッダである。
First, the
次いで、低融点材料層14b,14cの材料が常温で固体の場合には熱圧着を、常温で液状又はゲル状の場合には圧着を行い、カーボンナノチューブシート10と被着体50及び被着体60とを密着させる(図10(b))。熱圧着を行う場合、加熱温度は、低融点材料層14b,14cの材料の融点よりも高く、支持層14aの材料の融点よりも低い温度で行う。例えば、支持層14aの材料としてヘンケルジャパン株式会社製の「Micromelt6239」を、低融点材料層14b,14cの材料として日本マタイ株式会社製の「エルファンNT−120」を用いた場合、加熱温度を120℃とする。
Next, when the material of the low melting point material layers 14b and 14c is solid at room temperature, thermocompression bonding is performed, and when the material is liquid or gel at room temperature, the
これにより、カーボンナノチューブシート10の低融点材料層14b,14cは、被着体50,60の表面凹凸に応じて形状変化し、カーボンナノチューブシート10と被着体50,60との間の密着性を向上することができる。
As a result, the low melting point material layers 14b and 14c of the
また、カーボンナノチューブ12は、低融点材料層14bが軟化することにより低融点材料層14bによる拘束から解かれる。カーボンナノチューブ12はしなやかで柔軟性に富んだ材料であるため、低融点材料層14bによる拘束から解かれることにより、被着体50の表面凹凸に追従して撓むことができるようになる。これにより、被着体50に直に接するカーボンナノチューブ12が増加し、熱圧着の際に印加する圧力と相俟って、被着体50,60との間の接触熱抵抗を大幅に低減することができる。
Further, the
更に、低融点材料層14b,14cの材料として常温で固体の熱可塑性樹脂を用いた場合にあっては、熱圧着後の冷却によって接着性を発現しつつ固体に戻るため、カーボンナノチューブシート10と被着体50,60との間の密着性をより向上することができる。
Furthermore, when a thermoplastic resin that is solid at room temperature is used as the material of the low-melting-point material layers 14b and 14c, the
このように、本実施形態によれば、低融点材料層によってシートのリフロー性を確保することができるとともに、リフローによるカーボンナノチューブの配向性のみだれを支持層によって防止することができる。これにより、被着体に対する接触熱抵抗の小さいカーボンナノチューブシートを容易に形成することができる。また、カーボンナノチューブの端部を支持層の表面よりも突出させることにより、カーボンナノチューブのバネ性を発現することができ、被着体に対する接触熱抵抗を低減することができる。 Thus, according to the present embodiment, the low-melting-point material layer can ensure the reflow property of the sheet, and the support layer can prevent the carbon nanotube from sagging due to the reflow. Thereby, a carbon nanotube sheet having a small contact thermal resistance to the adherend can be easily formed. Further, by causing the end of the carbon nanotube to protrude from the surface of the support layer, the spring property of the carbon nanotube can be expressed, and the contact thermal resistance to the adherend can be reduced.
[第2実施形態]
第2実施形態によるカーボンナノチューブシート及びその製造方法について図11乃至図14を用いて説明する。図1乃至図10に示す第1実施形態によるカーボンナノチューブシート及びその製造方法と同様の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し又は簡潔にする。
[Second Embodiment]
The carbon nanotube sheet and the manufacturing method thereof according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. Components similar to those of the carbon nanotube sheet and the manufacturing method thereof according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 10 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.
図11は、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの構造を示す概略断面図である。図12及び図13は、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す概略断面図である。図14は、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの使用例を示す概略断面図である。 FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the carbon nanotube sheet according to the present embodiment. 12 and 13 are schematic cross-sectional views illustrating the method of manufacturing the carbon nanotube sheet according to the present embodiment. FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing an example of use of the carbon nanotube sheet according to the present embodiment.
はじめに、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの構造について図11を用いて説明する。 First, the structure of the carbon nanotube sheet according to the present embodiment will be explained with reference to FIG.
本実施形態によるカーボンナノチューブシート10は、図11(a)に示すように、カーボンナノチューブ12と、被膜16a,16bと、支持層14a及び低融点材料層14b,14cを含む充填層14を有している。この点で、本実施形態によるカーボンナノチューブシート10は、図1(a)に示す第1実施形態によるカーボンナノチューブシート10と同様である。
As shown in FIG. 11A, the
本実施形態によるカーボンナノチューブシート10が第1実施形態によるカーボンナノチューブシート10と異なる点は、被膜16aで覆われたカーボンナノチューブ12の端部が支持層14aから突出している点にある。すなわち、図1(a)に示す第1実施形態によるカーボンナノチューブシート10では、支持層14aが被膜16bの表面近傍まで形成されており、低融点材料層14cはその上に形成されている。これに対し、本実施形態によるカーボンナノチューブシート10では、被膜16aで覆われたカーボンナノチューブ12の端部が支持層14aから突出しており、低融点材料層14cはその上に形成されている。
The
カーボンナノチューブシート10は、例えば図11(b)に示すように、被着体50と被着体60との間に設けられる。被着体50と被着体60との間に設けられる際、カーボンナノチューブシート10の低融点材料層14b,14cは、被着体50,60の表面凹凸に応じて形状変化し、カーボンナノチューブシート10と被着体50,60との間の密着性を向上する。
For example, as shown in FIG. 11B, the
実施形態によるカーボンナノチューブシート10では、被膜16aで覆われたカーボンナノチューブ12の端部が支持層14aによる拘束を受けないため、被着体60に対する接触熱抵抗をより小さくすることができる。
In the
次に、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法について図12及び図13を用いて説明する。 Next, the method for manufacturing the carbon nanotube sheet according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS.
まず、例えば図2(a)乃至図3(b)に示す第1実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法と同様にして、被膜16bまでを形成する(図12(a))。
First, for example, the
次いで、例えばスピンコート法により、支持層14aとなる充填材を塗布する。支持層14aとなる充填材は、その後に硬化できるものであり、後にカーボンナノチューブシート10が曝される温度において固体であれば、特に限定されるものではない。ここでは、支持層14aとなる充填材として、環状ゴム系樹脂を用いるものとする。
Next, a filler to be the
次いで、充填材を硬化して、支持層14aを形成する(図12(b))。
Next, the filler is cured to form the
次いで、例えばウェットエッチングやドライエッチングにより支持層14aの表面をエッチングし、支持層14a上に、被膜16bで覆われたカーボンナノチューブ12の端部を露出させる(図12(c))。支持層14aとなる充填材として環状ゴム系樹脂を用いた場合、例えばn−ヘプタンとキシレンとの混合液により、他の部分に対して選択的に支持層14aをウェットエッチングすることができる。
Next, the surface of the
次いで、例えば有機溶剤によりフォトレジスト膜42を選択的に除去し、支持層14aに埋め込まれ端部に被膜16a,16bが形成されたカーボンナノチューブ12を、基板40から剥離する。フォトレジスト膜42を除去することにより、フォトレジスト膜42で覆われていたカーボンナノチューブ12の一端部(被膜16a側)は、支持層14aによって覆われずに露出することになる。なお、環状ゴム系樹脂は有機溶剤に対して耐エッチング性を有しているため、フォトレジスト膜42の除去の際に環状ゴム系樹脂の支持層14aがダメージを受けることはない。
Next, the
これにより、カーボンナノチューブ12の被膜16a,16bで覆われた両端部を、支持層14aから突出して露出させることができる(図13(a))。
Thereby, the both ends covered with the
次いで、基板40から剥離したシートの両面に、フィルム状に加工した低融点材料層14b,14c形成用の熱可塑性樹脂を、支持層14aの形成材料の融点未満の温度で熱圧着し、熱可塑性樹脂の低融点材料層14b,14cを形成する。これにより、カーボンナノチューブ12の両端が低融点材料層14b,14cによって埋め込まれ、支持層14a及び低融点材料層14b,14cを有する充填層14が形成される。
Next, a thermoplastic resin for forming the low-melting-point material layers 14b and 14c processed into a film is thermocompression-bonded on both surfaces of the sheet peeled from the
低融点材料層14b,14cとして常温でも液状体やゲル状体の材料、例えば低粘度の放熱用グリース等を用いる場合、例えばスピンコート法により、低融点材料層14b,14cを形成することができる。
When a low-melting
こうして、本実施形態によるカーボンナノチューブシート10を得る(図13(b))。
Thus, the
次に、本実施形態によるカーボンナノチューブシート10の使用例について図14を用いて説明する。
Next, a usage example of the
まず、本実施形態によるカーボンナノチューブシート10を、被着体50と被着体60との間に設置する(図14(a))。
First, the
次いで、低融点材料層14b,14cの材料が常温で固体の場合には熱圧着を、常温で液状又はゲル状の場合には圧着を行い、カーボンナノチューブシート10と被着体50及び被着体60とを密着させる(図14(b))。熱圧着を行う場合、加熱温度は、低融点材料層14b,14cの材料の融点よりも高く、支持層14aの材料の融点よりも低い温度で行う。
Next, when the material of the low melting point material layers 14b and 14c is solid at room temperature, thermocompression bonding is performed, and when the material is liquid or gel at room temperature, the
これにより、カーボンナノチューブシート10の低融点材料層14b,14cは、被着体50,60の表面凹凸に応じて形状変化し、カーボンナノチューブシート10と被着体50,60との間の密着性を向上することができる。
As a result, the low melting point material layers 14b and 14c of the
また、カーボンナノチューブ12は、低融点材料層14b,14cが軟化することにより低融点材料層14b,14cによる拘束から解かれる。カーボンナノチューブ12はしなやかで柔軟性に富んだ材料であるため、低融点材料層14b,14cによる拘束から解かれることにより、被着体50,60の表面凹凸に追従して撓むことができるようになる。これにより、被着体50,60に直に接するカーボンナノチューブ12が増加し、熱圧着の際に印加する圧力と相俟って、被着体50,60との間の接触熱抵抗を大幅に低減することができる。
Further, the
更に、低融点材料層14b,14cの材料として常温で固体の熱可塑性樹脂を用いた場合にあっては、熱圧着後の冷却によって接着性を発現しつつ固体に戻るため、カーボンナノチューブシート10と被着体50,60との間の密着性をより向上することができる。
Furthermore, when a thermoplastic resin that is solid at room temperature is used as the material of the low-melting-point material layers 14b and 14c, the
このように、本実施形態によれば、低融点材料層によってシートのリフロー性を確保することができるとともに、リフローによるカーボンナノチューブの配向性のみだれを支持層によって防止することができる。これにより、被着体に対する接触熱抵抗の小さいカーボンナノチューブシートを容易に形成することができる。また、カーボンナノチューブの両端部を支持層の表面よりも突出させることにより、シートの両面でカーボンナノチューブのバネ性を発現することができ、被着体に対する接触熱抵抗を更に低減することができる。 Thus, according to the present embodiment, the low-melting-point material layer can ensure the reflow property of the sheet, and the support layer can prevent the carbon nanotube from sagging due to the reflow. Thereby, a carbon nanotube sheet having a small contact thermal resistance to the adherend can be easily formed. Further, by causing both ends of the carbon nanotube to protrude from the surface of the support layer, the spring property of the carbon nanotube can be expressed on both sides of the sheet, and the contact thermal resistance to the adherend can be further reduced.
[第3実施形態]
本発明の第3実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法について図15及び図16を用いて説明する。図1乃至図14に示す第1実施形態によるカーボンナノチューブシート及びその製造方法と同様の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し又は簡潔にする。
[Third Embodiment]
A method of manufacturing a carbon nanotube sheet according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 15 and 16. Constituent elements similar to those of the carbon nanotube sheet and the manufacturing method thereof according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 14 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted or simplified.
図15及び図16は、本実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法を示す概略断面図である。 15 and 16 are schematic cross-sectional views illustrating the method of manufacturing the carbon nanotube sheet according to the present embodiment.
本実施形態では、図11(a)に示す第2実施形態によるカーボンナノチューブシートの他の製造方法を説明する。 In the present embodiment, another method for manufacturing the carbon nanotube sheet according to the second embodiment shown in FIG. 11A will be described.
まず、例えば図2(a)乃至図3(b)に示す第1実施形態によるカーボンナノチューブシートの製造方法と同様にして、被膜16bまでを形成する(図15(a))。
First, for example, the
次いで、基板40とは別に用意した基板44上に、例えばスピンコート法により、例えば膜厚6μmのフォトレジスト膜46を塗布する。基板44は、特に限定されるものではないが、例えばサファイア基板等を適用することができる。
Next, a
フォトレジスト膜46は、支持層14aを形成する際にカーボンナノチューブ12の端部が支持層14aで覆われるのを防止するためのレジスト膜である。フォトレジスト膜46の代わりに、他の材料の膜を形成してもよい。この材料は、特に限定されるものではないが、後に形成する支持層14aの材料との間に相溶性がなく、支持層14aに対してエッチング選択性を有していることが望ましい。また、フォトレジスト膜42又はその代替材料とエッチング特性が同じ或いは近似していることが望ましい。
The
次いで、カーボンナノチューブ12を転写した基板40上に、フォトレジスト膜46の形成面が向き合うように基板44を載置し、例えば90℃の熱処理によりフォトレジスト膜46を硬化させる(図15(b))。これにより、カーボンナノチューブ12の被膜16bにより覆われた端部は、フォトレジスト膜46によって覆われることになる。
Next, the
次いで、基板40と基板44との間に、毛細管現象を利用して、充填層14aとなる充填材14a′を流し込む(図15(c))。支持層14aとなる充填材は、その後に硬化できるものであり、後にカーボンナノチューブシート10が曝される温度において固体であれば、特に限定されるものではない。ここでは、支持層14aとなる充填材として、低粘度シリコーン系樹脂を用いるものとする。
Next, between the
次いで、充填材14a′を硬化して、支持層14aを形成する(図16(a))。
Next, the
次いで、例えば有機溶剤によりフォトレジスト膜42,46を選択的に除去し、支持層14aに埋め込まれ端部に被膜16a,16bが形成されたカーボンナノチューブ12を、基板40,44から剥離する(図16(b))。フォトレジスト膜42,46を除去することにより、フォトレジスト膜42で覆われていたカーボンナノチューブ12の両端部は、支持層14aによって覆われずに露出することになる。なお、環状ゴム系樹脂は有機溶剤に対して耐エッチング性を有しているため、フォトレジスト膜42,46の除去の際に環状ゴム系樹脂の支持層14aがダメージを受けることはない。
Next, the
これにより、カーボンナノチューブ12の被膜16a,16bで覆われた両端部を、支持層14aから突出して露出させることができる。
Thereby, the both ends covered with the
次いで、基板40,44から剥離したシートの両面に、フィルム状に加工した低融点材料層14b,14c形成用の熱可塑性樹脂を、支持層14aの形成材料の融点未満の温度で熱圧着し、熱可塑性樹脂の低融点材料層14b,14cを形成する。これにより、カーボンナノチューブ12の両端が低融点材料層14b,14cによって埋め込まれ、支持層14a及び低融点材料層14b,14cを有する充填層14が形成される。
Next, a thermoplastic resin for forming the low melting point material layers 14b and 14c processed into a film shape is thermocompression bonded to both surfaces of the sheet peeled from the
低融点材料層14b,14cとして常温でも液状体やゲル状体の材料、例えば低粘度の放熱用グリース等を用いる場合、例えばスピンコート法により、低融点材料層14b,14cを形成することができる。
When a low-melting
こうして、本実施形態によるカーボンナノチューブシート10を得る(図16(c))。
Thus, the
[第4実施形態]
第4実施形態による電子機器について図17を用いて説明する。なお、図1乃至図16に示す第1乃至第3実施形態によるカーボンナノチューブシート及びその製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
[Fourth Embodiment]
An electronic apparatus according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as the carbon nanotube sheet and its manufacturing method by 1st thru | or 3rd embodiment shown in FIG. 1 thru | or FIG. 16, and description is abbreviate | omitted or simplified.
図17は本実施形態による電子機器の構造を示す概略断面図である。 FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the electronic apparatus according to the present embodiment.
本実施形態では、第1乃至第3実施形態によるカーボンナノチューブシートを熱伝導シートとして適用した電子機器及びその製造方法について説明する。 In the present embodiment, an electronic device to which the carbon nanotube sheet according to the first to third embodiments is applied as a heat conductive sheet and a manufacturing method thereof will be described.
多層配線基板などの回路基板70上には、例えばCPUなどの半導体素子74が実装されている。半導体素子74は、はんだバンプなどの突起状電極72を介して回路基板70に電気的に接続されている。回路基板70と半導体素子76との間には、アンダーフィル74が充填されている。
A
半導体素子76上には、半導体素子76を覆うように、半導体素子76からの熱を拡散するためのヒートスプレッダ80が形成されている。半導体素子76とヒートスプレッダ80との間には、カーボンナノチューブシート78が形成されている。
A
ヒートスプレッダ80上には、ヒートスプレッダ80に伝わった熱を放熱するためのヒートシンク84が形成されている。ヒートスプレッダ80とヒートシンク84との間には、カーボンナノチューブシート82が形成されている。
On the
このように、本実施形態による電子機器では、半導体素子76とヒートスプレッダ80との間及びヒートスプレッダ80とヒートシンク84との間に、カーボンナノチューブシート78,82がそれぞれ設けられている。カーボンナノチューブシート78,82は、第1乃至第3実施形態のいずれかに記載のカーボンナノチューブ10である。
As described above, in the electronic apparatus according to the present embodiment, the
第1乃至第3実施形態に示したように、開示のカーボンナノチューブシート10は、カーボンナノチューブ12がシートの膜面に対して垂直方向に配向しており、面直方向の熱伝導度が極めて高いものである。
As shown in the first to third embodiments, in the disclosed
したがって、開示のカーボンナノチューブシートを、半導体素子76とヒートスプレッダ80との間及びヒートスプレッダ80とヒートシンク84との間に形成する熱伝導シートとして用いることにより、半導体素子46から発せられた熱を効率よくヒートスプレッダ80及びヒートシンク84に伝えることができ、放熱効率を高めることができる。これにより、電子機器の信頼性を向上することができる。
Therefore, by using the disclosed carbon nanotube sheet as a heat conductive sheet formed between the
半導体素子76とヒートスプレッダ80との間及びヒートスプレッダ80とヒートシンク84との間にカーボンナノチューブシート78,82を設ける際には、例えば図10,14及びその説明箇所に記載の方法を用いることができる。
When the
このように、本実施形態によれば、半導体素子とヒートスプレッダとの間及びヒートスプレッダとヒートシンクとの間に、カーボンナノチューブ束がシートの膜厚方向に配向したカーボンナノチューブシートを配置するので、これらの間の熱伝導度を大幅に向上することができる。これにより、半導体素子から発せられる熱の放熱効率を高めることができ、電子機器の信頼性を向上することができる。 Thus, according to the present embodiment, the carbon nanotube sheet in which the carbon nanotube bundles are oriented in the film thickness direction of the sheet is disposed between the semiconductor element and the heat spreader and between the heat spreader and the heat sink. The thermal conductivity of can be greatly improved. Thereby, the thermal radiation efficiency of the heat | fever emitted from a semiconductor element can be improved, and the reliability of an electronic device can be improved.
[第5実施形態]
第5実施形態による電子機器について図18を用いて説明する。なお、図1乃至図16に示す第1乃至第3実施形態によるカーボンナノチューブシート及びその製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
[Fifth Embodiment]
An electronic apparatus according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as the carbon nanotube sheet and its manufacturing method by 1st thru | or 3rd embodiment shown in FIG. 1 thru | or FIG. 16, and description is abbreviate | omitted or simplified.
図18は本実施形態による電子機器の構造を示す概略断面図である。 FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the electronic apparatus according to the present embodiment.
本実施形態では、第1乃至第3実施形態によるカーボンナノチューブシートを、導電性シートを兼ねる熱伝導性シートとして適用した電子機器について説明する。 In the present embodiment, an electronic apparatus in which the carbon nanotube sheet according to the first to third embodiments is applied as a heat conductive sheet that also serves as a conductive sheet will be described.
図18に示すように、無線通信基地局などに用いられる高出力増幅器(HPA:High Power Amplifier)90は、パッケージ92に組み込まれ、パッケージ92の裏面においてヒートシンク94に接合される。高出力増幅器90から発せられた熱は、パッケージ92の裏面を通してヒートシンク94に放熱される。同時に、パッケージ92は、電気的なグラウンド(接地面)としても用いられるものであり、ヒートシンク94に対しても電気的に接続される。このため、パッケージ92とヒートシンク94との接合には、電気及び熱に対する良導体を用いることが望ましい。
As shown in FIG. 18, a high power amplifier (HPA) 90 used in a radio communication base station or the like is incorporated in a
したがって、パッケージ92とヒートシンク94との接合部に、図18に示すように、カーボンナノチューブシート96を用いることにより、パッケージ92とヒートシンク94とを電気的に接続することができる。また、高出力増幅器90から発せられた熱を効率よくヒートシンク94に伝えることができ、放熱効率を高めることができる。これにより、電子機器の信頼性を向上することができる。
Therefore, the
パッケージ92とヒートシンク94との間にカーボンナノチューブシート96を設ける際には、例えば図10,14及びその説明箇所に記載の方法を用いることができる。
When the
このように、本実施形態によれば、高出力増幅器のパッケージとヒートシンクとの間に、カーボンナノチューブ束がシートの膜厚方向に配向したカーボンナノチューブシートを配置するので、これらの間の熱伝導度を大幅に向上することができる。これにより、高出力増幅器から発せられる熱の放熱効率を高めることができる。これにより、電子機器の信頼性を向上することができる。また、高出力増幅器とグラウンドとしてのヒートシンクとを電気的に接続することもできる。 Thus, according to this embodiment, the carbon nanotube sheet in which the carbon nanotube bundles are oriented in the film thickness direction of the sheet is disposed between the package of the high-power amplifier and the heat sink. Can be greatly improved. Thereby, the heat radiation efficiency of the heat | fever emitted from a high output amplifier can be improved. Thereby, the reliability of an electronic device can be improved. Further, the high-power amplifier and a heat sink as a ground can be electrically connected.
[変形実施形態]
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
[Modified Embodiment]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible.
例えば、上記第1乃至第3実施形態では、放熱材料としてカーボンナノチューブを用いたシート状構造体(カーボンナノチューブシート)を示したが、放熱材料は、カーボンナノチューブに限定されるものではない。他の放熱材料としては、例えば、炭素元素の線状構造体を適用することができる。炭素元素の線状構造体としては、カーボンナノチューブのほか、カーボンナノワイヤ、カーボンロッド、カーボンファイバが挙げられる。これら線状構造体は、サイズが異なるほかは、カーボンナノチューブと同様である。これら線状構造体を用いた放熱材料においても適用することができる。 For example, in the first to third embodiments, the sheet-like structure (carbon nanotube sheet) using carbon nanotubes as the heat dissipation material has been shown, but the heat dissipation material is not limited to the carbon nanotube. As another heat dissipation material, for example, a linear structure of a carbon element can be applied. Examples of the carbon element linear structure include carbon nanowires, carbon rods, and carbon fibers in addition to carbon nanotubes. These linear structures are the same as the carbon nanotubes except that their sizes are different. The present invention can also be applied to a heat dissipation material using these linear structures.
また、上記第1乃至第3実施形態では、カーボンナノチューブ12の両端部に被膜16a,16bを設けたが、被膜16a,16bは、必ずしも設ける必要はない。また、被膜16a,16bのいずれか一方のみを設けるようにしてもよい。
In the first to third embodiments, the
また、上記第1乃至第3実施形態では、シートの両面に低融点材料層14b,14cを設けたが、低融点材料層14b,14cは、必ずしも両面に設ける必要はない。低融点材料層14b,14cのいずれか一方のみを設けるようにしてもよい。 In the first to third embodiments, the low melting point material layers 14b and 14c are provided on both sides of the sheet. However, the low melting point material layers 14b and 14c are not necessarily provided on both sides. Only one of the low melting point material layers 14b and 14c may be provided.
また、上記実施形態に記載の構成材料や製造条件は、当該記載に限定されるものではなく、目的等に応じて適宜変更が可能である。 In addition, the constituent materials and manufacturing conditions described in the above embodiment are not limited to the descriptions, and can be appropriately changed according to the purpose and the like.
また、カーボンナノチューブシートの使用目的も、上記実施形態に記載のものに限定されるものではない。開示のカーボンナノチューブシートは、熱伝導シートとしては、例えば、CPUの放熱シート、無線通信基地局用高出力増幅器、無線通信端末用高出力増幅器、電気自動車用高出力スイッチ、サーバー、パーソナルコンピュータなどへの適用が考えられる。また、カーボンナノチューブの高い許容電流密度特性を利用して、縦型配線シートやこれを用いた種々のアプリケーションにも適用可能である。 Further, the purpose of using the carbon nanotube sheet is not limited to that described in the above embodiment. The disclosed carbon nanotube sheet is, for example, a CPU heat dissipation sheet, a radio communication base station high output amplifier, a radio communication terminal high output amplifier, an electric vehicle high output switch, a server, a personal computer, etc. Can be applied. Moreover, it is applicable to a vertical wiring sheet and various applications using the high allowable current density characteristic of carbon nanotubes.
10…カーボンナノチューブシート
12…カーボンナノチューブ
14…充填層
14a…支持層
14b,14c…低融点材料層
16a,16b…被膜
30,40,44…基板
32…触媒金属膜
42,46…フォトレジスト膜
50,60…被着体
70…回路基板
72…突起状電極
74…アンダーフィル
76…半導体素子
78,82…カーボンナノチューブシート
80…ヒートスプレッダ
84…ヒートシンク
90…高出力増幅器
92…パッケージ
94…ヒートシンク
96…カーボンナノチューブシート
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記複数の線状構造体間に形成され、前記複数の線状構造体を支持する支持層と、
前記支持層の少なくとも一方の表面上に形成され、前記支持層の材料よりも融点が低く、液体から固体に状態変化する際に接着性を発現する熱可塑性樹脂よりなる低融点材料層と、
前記複数の線状構造体の少なくとも一方の端部に形成され、前記支持層及び前記低融点材料層の材料よりも熱伝導率の高い材料の被膜とを有し、
前記被膜により覆われた前記複数の線状構造体の前記端部は、前記支持層の前記表面から突出している
ことを特徴とする放熱材料。 A linear structure of a plurality of carbon elements;
Is formed between the plurality of linear structures, a support layer for supporting the plurality of linear structures,
Said support layer being formed on at least one surface, wherein the melting point than the material of the support layer rather low, made of thermoplastic resin which exhibits adhesiveness when a state change from a liquid to a solid low melting point material layer,
Formed on at least one end of the plurality of linear structures, and having a coating of a material having a higher thermal conductivity than the material of the support layer and the low melting point material layer,
The heat radiation material , wherein the end portions of the plurality of linear structures covered with the coating protrude from the surface of the support layer .
放熱体と、
前記発熱体と放熱体との間に配置され、複数の炭素元素の線状構造体と、前記複数の線状構造体間に形成され、前記複数の線状構造体を支持する支持層と、前記支持層の少なくとも一方の表面上に形成され、前記支持層の材料よりも融点が低く、液体から固体に状態変化する際に接着性を発現する熱可塑性樹脂よりなる低融点材料層と、前記複数の線状構造体の少なくとも一方の端部に形成され、前記支持層及び前記低融点材料層の材料よりも熱伝導率の高い材料の被膜とを有し、前記被膜により覆われた前記複数の線状構造体の前記端部が前記支持層の前記表面から突出している放熱材料と
を有することを特徴とする電子機器。 A heating element;
A radiator,
Wherein disposed between a heat generating body and a heat radiating member, a plurality of the linear structure of carbon atoms, is formed between the plurality of linear structures, a support layer for supporting the plurality of linear structures, said support layer being formed on at least one surface, wherein the melting point than the material of the support layer rather low, made of thermoplastic resin which exhibits adhesiveness when a state change from a liquid to a solid low melting point material layer, A coating of a material having a thermal conductivity higher than that of the material of the support layer and the low-melting-point material layer, formed at at least one end of the plurality of linear structures, and covered with the coating An electronic device comprising: a heat dissipation material in which the end portions of a plurality of linear structures protrude from the surface of the support layer .
前記低融点材料層の材料の融点は、前記発熱体の発熱温度よりも高く、前記発熱体及び放熱体の耐熱温度よりも低い
ことを特徴とする電子機器。 The electronic device according to claim 2 ,
The melting point of the material of the low melting point material layer is higher than the heating temperature of the heating element and lower than the heat resistance temperature of the heating element and the radiator.
前記発熱体と前記放熱体とを、前記放熱材料により、前記低融点材料層の融点よりも高く前記支持層の融点よりも低い温度で熱圧着する工程と
を有することを特徴とする電子機器の製造方法。 Between a heat generating body and a heat radiating member, and the linear structure of carbon atoms of the multiple, are formed between the plurality of linear structures, a support layer for supporting the plurality of linear structures, the support is formed on at least one surface of the layer, the melting point than the material of the support layer rather low, and the low melting point material layer made of a thermoplastic resin exhibits adhesiveness when state change from a liquid to a solid, the plurality A plurality of coatings made of a material having a higher thermal conductivity than the material of the support layer and the low-melting-point material layer. Disposing a heat dissipation material in which the end of the linear structure protrudes from the surface of the support layer ;
A step of thermocompression bonding the heat generating body and the heat radiating body with the heat radiating material at a temperature higher than the melting point of the low melting point material layer and lower than the melting point of the support layer. Production method.
前記複数の線状構造体の端部上に、支持層及び低融点材料層の材料よりも熱伝導率の高い材料よりなる被膜を形成する工程と、
前記被膜で覆われた前記複数の線状構造体の前記端部上に、第1のレジスト膜を形成した第2の基板を、前記被膜で覆われた前記複数の線状構造体の前記端部が前記第1のレジスト膜によって覆われるように、貼り合わせる工程と、
前記複数の線状構造体の他端と前記第1の基板との界面から前記第1の基板を剥離する工程と、
前記複数の線状構造体の間隙に、前記複数の線状構造体を支持する前記支持層を形成する工程と、
前記第1のレジスト膜を選択的に除去し、前記第2の基板を除去するとともに、前記被膜で覆われた前記複数の線状構造体の前記端部を露出する工程と、
前記支持層の少なくとも一方の表面に、前記支持層の材料よりも融点が低く、液体から固体に状態変化する際に接着性を発現する熱可塑性樹脂よりなる前記低融点材料層を形成する工程と
を有することを特徴とする放熱材料の製造方法。 Growing a linear structure of a plurality of carbon elements on a first substrate;
Forming a film made of a material having a higher thermal conductivity than the material of the support layer and the low-melting-point material layer on the ends of the plurality of linear structures;
On the end portion of the plurality of linear structures covered with the film, a second substrate formed with the first resist film, the said end of the film covered with the plurality of linear structures A step of bonding so that a portion is covered with the first resist film;
A step of removing the first substrate from the interface between the other end and said first substrate of said plurality of linear structures,
The gap between the plurality of linear structures, and forming the supporting layer supporting the plurality of linear structures,
Selectively removing the first resist film, removing the second substrate, and exposing the ends of the plurality of linear structures covered with the coating ;
Wherein at least one surface of the support layer, the step of forming the melting point than the material of the support layer rather low, the low melting point material layer made of a thermoplastic resin exhibits adhesiveness when state change from a liquid to a solid A method for producing a heat dissipation material, comprising:
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101751914B1 (en) | 2014-03-20 | 2017-06-28 | 퀄컴 인코포레이티드 | Multi-layer heat dissipating apparatus for an electronic device |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101989583B (en) * | 2009-08-05 | 2013-04-24 | 清华大学 | Radiating structure and radiating system employing same |
JP6065724B2 (en) * | 2013-04-16 | 2017-01-25 | 富士通株式会社 | Sheet-like structure, electronic device, method for manufacturing sheet-like structure, and method for manufacturing electronic device |
JP2017224686A (en) * | 2016-06-14 | 2017-12-21 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device |
JP6711208B2 (en) | 2016-08-25 | 2020-06-17 | 富士通株式会社 | Electronic device and method of manufacturing electronic device |
TWI788769B (en) * | 2021-01-27 | 2023-01-01 | 大陸商河南烯力新材料科技有限公司 | Thermal conductive structure and electronic device |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100337981C (en) * | 2005-03-24 | 2007-09-19 | 清华大学 | Thermal interface material and its production method |
CN100404242C (en) * | 2005-04-14 | 2008-07-23 | 清华大学 | Heat interface material and its making process |
CN1891780B (en) * | 2005-07-01 | 2013-04-24 | 清华大学 | Thermal interface material, and its preparing method |
WO2008035742A1 (en) * | 2006-09-22 | 2008-03-27 | International Business Machines Corporation | Thermal interface structure and method for manufacturing the same |
-
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Cited By (1)
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